Apresentação Desafio SaintGobain PAM - Projeto de Saneamento em Avaré SP

24 outubro de 2023 1930h às 2130h AULA MAGNA DO ENSINO DUAL ANIMA EDUCAÇÃO APRESENTAÇÃO SAINTGOBAIN CANALIZAÇÃO PAM DESAFIO 24102023 terçafeira3 19h30 APRESENTAÇÃO DESAFIO Segue o nosso desafio uma simulação real de um projeto de saneamento Esta simulação acontecerá na cidade de Avaré no estado de São Paulo a cidade irá passar por uma reformulação no seu abastecimento construindo uma nova captação de água bruta na represa Jurumirim uma adutora de água bruta e ETA estação de tratamento de água CONHECENDO A HISTÓRIA DA CIDADE DE AVARÉ Avaré é um município do interior do estado de São Paulo no Brasil Distanciase 263 quilômetros da capital paulista É oficialmente considerada uma estância turística Fundada em meados do século dezenove pelo major Vitoriano de Sousa Rocha e Domiciano Santana o município surgiu em torno de uma capela votiva dedicada a Nossa Senhora das Dores Em busca de um lugar ideal para viver com terras agricultáveis e água em abundância os pioneiros de origem europeia chegaram à região da atual Avaré por volta de 1840 segundo as pesquisas mais recentes Ao major Vitoriano de Sousa Rocha e a seu compadre Domiciano Santana é atribuída a fundação do município cujo local com vegetação exuberante e muitos recursos naturais levou ambos procedentes de Bragança Paulista e de Pouso Alegre a enfrentarem as dificuldades iniciais como os ataques de índios botocudos e se estabelecerem Por volta de 1861 ao cumprir uma antiga promessa a vida salva de sua mulher depois de parto difícil o major construiu uma capela bem no lugar onde hoje está erguido Santuário de Nossa Senhora das Dores No altar da pequena igreja e futura matriz ele colocou a imagem daquela que se tornaria a padroeira do município Junto com o amigo Domiciano fez ainda a doação de onze alqueires ao patrimônio da futura vila isto no dia 15 de maio de 1862 Ao redor da capela nasceu o povoado chamado Rio Novo O major e Domiciano são considerados os fundadores e a data em que se comemora a festa do município é 15 de setembro dia em que a liturgia católica celebra a festa de Nossa Senhora das Dores A Vila do Rio Novo foi elevada à categoria de município com o nome de Avaré em 1891 Dentre os imigrantes que formaram a sociedade avareense os integrantes da colônia portuguesa estão entre os de maior número Também contribuíram para o desenvolvimento local espanhóis italianos árabes japoneseslituanos suíços e afrodescendentes CONHECENDO A HISTÓRIA DA CIDADE DE AVARÉ Participaram ativamente da formação do povoado nomes hoje ligados à história social e política de Avaré como o capitão Israel Pinto de Araújo Novais o coronel João Baptista da Cruz e o alferes Manuel Marcelino de Sousa Franco o Maneco Dionísio que intercedeu no governo do estado para que a Estrada de Ferro Sorocabana um marco do progresso local passasse na antiga Rio Novo o que não aconteceria segundo o projeto original Avaré ou Abaré vem do tupiguarani abaréy nome dado pelo intendente prefeito da época coronel Eduardo Lopes de Oliveira ao município nome este que é de um morro arredondado morro Avaré que existe ao sul do município de Itatinga e que fica na então sua propriedade Fazenda Avaré Provavelmente Avaré queira apenas dizer solitário pois o tal morro está isolado de outros A solicitação da troca do nome de Rio Novo para Avaré foi feita pelo coronel Eduardo ao então presidente do estado de São Paulo Américo Brasiliense de Almeida Melo quando então o município ganhou autonomia política CONSULTAS IMPORTANTES Após um pouco de conhecimento de História e Geografia vamos ao nosso desafio Objetivo Dimensionar a adutora de água bruta com tubulações em Ferro Fundido Dúctil conforme ABNT NBR 7675 transportando a água da represa Jurumirim até a Estação de Tratamento de água na cidade de Avaré O traçado e a localização da captação e ETA são meramente fictícios serão utilizadas somente para este desafio Ferramentas Iremos fornecer o traçado da adutora pelo Google Earth O arquivo KML disponível na pasta será utilizado para gerar o perfil e analisar de uma forma prática todo traçado Outra ferramenta importante para concluir o desafio é o PAM PROJETO o download está disponível no link httpswwwsgpamcombrdownloads204softwares nele você consegue dimensionar a ancoragem da tubulação e alguns cálculos hidráulicos O IBGE tem atribuições ligadas às geociências e estatísticas sociais demográficas e econômicas o que inclui realizar censos e organizar as informações obtidas nesses censos para suprir órgãos das esferas governamentais federal estadual e municipal e para outras instituições e o público em geral Utilize dados reais da cidade para o cálculo httpswwwibgegovbr Consultar o catalogo geral é fundamental ele não é simplesmente um catalogo de produto mas um manual hidráulico algumas informações técnicas de juntas travadas e altura de recobrimento será útil para este desafio O link para download é httpswwwsgpamcombrdownloads115catalogos Desde seu início há mais de 100 anos a Ductile Iron Pipe Research Association DIPRA forneceu informações de engenharia precisas confiáveis e essenciais sobre tubos de ferro fundido e agora Ferro Dúctil para uma ampla variedade de utilitários e engenheiros consultores Esta associação é muito respeitada mundialmente ler o artigo e usar o coeficiente C de hazenWilliams recomendada pela associação Link para acesso do artigo aproveite o site e aprenda mais sobre tubulações de ferro fundido dúctil httpsdipraorgdocscementmortarliningsforductileironpipeenglish CONSULTAS IMPORTANTES PARÂMETROS PARA A ELABORAÇÃO DO PROJETO ADUTORA DE ÁGUA BRUTA AVARÉ Tubulação EspecificadaFerro Fundido Dúctil Habitacionais IBGE 2022 XX habitantes Taxa de crescimento adotada 15 aa Período de alcance do projeto 30 anos População final em 30 anos XX habitantes Período de operação 24hdia Altura da ETA20m ESPECIFICAÇÃO DO ELEMENTO FILTRANTE DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO xx SEGUNDO O ARTIGO xx Elemento Filtrante httpswwwsgpamcombrsitesdefaultfilesfiltraliteapresentacaopdf CONSUMO PER CAPITA Q Para a elaboração dos cálculos dos consumos de água o consumo per capita adotado foi de 120 ld Consumo da ETA 3 COEFICIENTES DE VAZÃO K Serão usados os seguintes valores para os coeficientes de vazão Coeficiente de Máxima Vazão Diária K1 12 Coeficiente de Máxima Vazão Horária K2 15 DIÂMETRO ECONOMICO DA TUBULAÇÃO K coeficiente 120 Desconsiderar a demanda industriais e comerciais QUAL A VAZÃO DA ADUTORA QUAL O DIÂMETRO ECONÔMICO DA TUBULAÇÃO VELOCIDADE MÉDIA PLANTA DA ADUTORA Informar a sua extensão e quantos tubos inteiros serão necessários para a implantação Classe de pressão da tubulação K7 e K9 PERFIL DA ADUTORA INFORMAR Desnível Geométrico Cota da ETA Cota da captação PERDA DE CARGA INFORMAR Coeficiente de hazenWilliams recomendado pela Dipra Perda de carga distribuída desprezar a localizada Perda de carga total Altura manométrica APRESENTAR ESQUEMÁTICO DA ADUTORA DE RECALQUE SIMPLES COM Linha Piezométrica Previsão de ventosa e descarga informar quantidade e necessidade BOMBEAMENTO INFORMAR Potência da bomba Consumo anual de energia elétrica Custo anual de energia elétrica Informações necessárias Rendimento 80 Custo R300MWh QUESTIONÁRIO ANCORAGEM A adutora estará margeando a rodovia João Mellão antes da entrada para a ETA existe uma curva e nela necessitamos travar com juntas travadas informar Empuxo F Tipo de junta utilizada JTI ou JTE e porque utilizou Calcular o comprimento a travar jusante e montante da conexão Informações necessárias Pressão Pressão de serviço Ângulo de atrito do solo 25 Massa Especifica do solo 1900 Kgm3 Revestimento standard Altura de recobrimento 1m CS12 Juntas cobertas Sem presença de lençol freático QUESTIONÁRIO Contato Email Linkedin Eng Daniel Silas danielpintosaintgobaincom httpswwwlinkedincomindaniel silas52558b30 Eng Tiago Leite tiagonunesleitesaint gobaincom httpswwwlinkedincomintiago nunesleite7b6030167 httpswwwyoutubecomSaintGobainCanalizacaoPAM httpswwwfacebookcomsaintgobaincanalizacao httpswwwlinkedincomcompanysaintgobaincanalizacao httpswwwyoutubecompamservicosvideos httpswwwlinkedincomcompanypamserviC3A7os REGRAS 1 O desafio é destinado aos alunos matriculados na instituição 2 Será aceito grupo de no máximo 10 alunos 3 No mesmo grupo podem participar alunos de instituições e unidades diferentes sendo todos devidamente matriculados 4 O grupo deverá ter um nome livre 5 O trabalho deverá ser entregue no formato em PDF com os nomes completo email telefone numero da matricula curso e universidade de todos os integrantes 6 A data máxima para entrega do desafio será até o dia 241123 às 1800h 7 A entrega do desafio será pelo link httpsformsofficecomr3d4kkrqCaV 8 Os primeiros cinquenta trabalhos entregues serão avaliados e o vencedor será o grupo que entregar primeiro com as respostas corretas 9 A divulgação do grupo vencedor será no dia 071223 com a apresentação do feedback do desafio 10 O grupo vencedor receberá como premiação um kit PAM ACADEMIA para cada integrante do grupo 11 O grupo com o nome mais criativo receberá um pen drive da PAM para cada integrante do grupo 12 A SaintGobain Canalização entrará em contato com cada integrante do grupo para o envio da premiação 13 Enviaremos o certificado para todos os alunos dos respectivos desafios entregues com 12h de carga horária DESAFIO SAINTGOBAIN CANALIZAÇÃO NOME DO GRUPO NOME COMPLETO EMAIL TELEFONE MATRÍCULA CURSO UNIDADE A data máxima para entrega do desafio será até o dia 241123 as 1800h Enviar através do link httpsformsofficecomr3d4kkrqCaV ALUNOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 MEMÓRIA DE CÁLCULO CIDADE AVARÉ SP HABITANTES IBGE 2022 POPULAÇÃO FINAL EM 30 ANOS DADOS POPULACIONAIS MATERIAL QUAL O DIÂMETRO ECONÔMICO DA TUBULAÇÃO INFORMAR A EXTENSÃO QUANTOS TUBOS INTEIROS PONTA E BOLSA COTA DA CAPTAÇÃO COTA DA ETA DESNÍVEL GEOMÉTRICO DADOS DO PROJETO COEFICIENTE DE HAZENWILLIAMS FERRO FUNDIDO DÚCTIL DIPRA PERDA DE CARGA TOTAL PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA QUAL A VAZÃO DA ADUTORA QUAL O DIÂMETRO ECONÔMICO DA TUBULAÇÃO VELOCIDADE MÉDIA ALTURA MANOMÉTRICA PRESSÃO DE SERVIÇO DADOS HIDRÁULICOS POTÊNCIA DA BOMBA CONSUMO ANUAL DE ENERGIA ELÉTRICA CUSTO ANUAL DE ENERGIA ELÉTRICA DADOS BOMBEAMENTO DETERMINAR O ÂNGULO DA CURVA CALCULAR O COMPRIMENTO A TRAVAR JUSANTE E MONTANTE DA CURVA L1 E L2 EMPUXO F TIPO DE JUNTA UTILIZADA JTI OU JTE PORQUE UTILIZOU ANCORAGEM ESQUEMÁTICO utilizar este espaço para demonstrar o esquemático de adutora QUATIDADE DE VENTOSAS QUATIDADE DE DESCARGAS ESPECIFIFAÇÃO DO ELEMENTO FILTRANTE PARA ETA ELEMENTO FILTRANTE apresentar a especificação do elemento filtrante conforme arquivo ELEMENTO FILTRANTE Tubulação Especificada Ferro Fundido Dúctil Habitacionais IBGE 2022 92805 habitantes Taxa de crescimento adotada 15 aa Período de alcance do projeto 30 anos População final em 30 anos 125087 habitantes Período de operação 24hdia Altura da ETA 20m NO RELATÓRIO FILTRALITE REFERÊNCIA EM MAIS DE 20 PAÍSES NO MUNDO INTEIRO SAINTGOBAIN 2022 CAMADA DUPLA FILTRALITE MONOMULTI PARA LEITO FILTRANTE 12 METRO Filtralite Filtralite NC 1525 HC 0816 60 40 Material Diversos tamanhos e densidades Queimada a 1200ºC Alta resistência ao atrito 55 Mohs Altamente poroso 5000m2m3 Funcionamento Menor perda de carga Dimensão extra de filtragem chegando taxas de 720 m³m²d Praticidade na substituição e similaridade de condições hidráulicas da operação da areia e antracito Vantagens Durabilidade pode chegar a 20 anos Aumento da vazão para mesma área filtrante Produção 50 superior Redução da turbidez de saída Redução até 3x retrolavagens levando a menos perdas VIABILIDADE ECONÔMICA CAPEX Possibilidade de aumento de até 20 produçãocom mesmo filtro bombas Podendo chegar a 200 com ajustes Payback médio de 23 anos podendo chegar a 1 ano OPEX Energia elétrica até 75 Tempo não produtivo est 65 Perda de água est 65 ESG Redução 50 da pegada em novos projetos Mantém a pegada para reforma OPERAÇAO DE FILTRAÇÃO Taxa 120 A 480 m³m²d Podendo Chegar a 720 m³m²d Perda de Carga considerando 20C 360 m³m²d taxa perda para areia e antracito 038055mm Para Filtralite 026 redução de 3454 sobra para aumento de carreira OPERAÇÃO DE RETROLAVAGEM Recomendada ar 36min água 58min até 1020 expansão Ou somente água 50 expansão20min Para Areia antracito 07008mmin vs Filtralite 1mm CONSUMO PER CAPITA Q PARA A ELABORAÇÃO DOS CÁLCULOS DOS CONSUMOS DE ÁGUA O CONSUMO PER CAPITA ADOTADO FOI DE 120 LD CONSUMO DA ETA 3 Consumo Per Capita Q O termo per capita referese ao consumo médio por pessoa O valor adotado para o consumo per capita é de 120 litros por dia ld por pessoa Consumo da ETA 3 Estação de Tratamento de Água ETA consome 3 desse valor total Se o consumo total de água pela população é baseado no valor per capita de 120 litros por dia então a ETA pode estar consumindo 3 desse valor para o tratamento de água Consumo da ETA Consumo Per CapitaPercentual da ETA100 Substituindo os valores Consumo da ETA120ld 3100 Consumo da ETA36ld Portanto o consumo da ETA seria de 36 litros por dia por pessoa representando 3 do consumo per capita adotado COEFICIENTES DE VAZÃO K SERÃO USADOS OS SEGUINTES VALORES PARA OS COEFICIENTES DEVAZÃO COEFICIENTE DE MÁXIMA VAZÃO DIÁRIA K1 12 COEFICIENTE DE MÁXIMA VAZÃO HORÁRIA K2 15 Coeficiente de Máxima Vazão Diária K1 12 Este coeficiente pode ser usado para calcular a máxima vazão de água em um dia específico Máxima vazão diária Consumo diário médio x K1 Máxima vazão diária 36l x 12 432ld Coeficiente de Máxima Vazão Horária K2 15 Semelhante ao K1 o coeficiente de máxima vazão horária é utilizado para calcular a máxima vazão de água em uma hora específica Máxima vazão diária Consumo diário médio x K1 Máxima vazão diária 36l x 15 54ld DIÂMETRO ECONOMICO DA TUBULAÇÃO K COEFICIENTE 120 desconsiderar a demanda industriais e comerciais A fórmula geral para o cálculo do diâmetro econômico D em sistemas de abastecimento de água é D Q k hL054 Onde Q é a vazão m³s K é o coeficiente de HazenWilliams ℎ é a perda de carga total m L é o comprimento da tubulação m Sabendo que Q36ld K120 h 20m L128km 12800m D Q k hL054 D 3686400 120 2012800 054 D0015metros Deste modo o diâmetro econômico ajustado do sistema de abastecimento de água seria aproximadamente 0015 metros ou 15 milímetros devendo ser adotando um diâmetro mínimo de 50mm QUAL A VAZÃO DA ADUTORA Para calcular a vazão da adutora Q você pode utilizar a fórmula de HazenWilliams para vazão em tubulações Q KD263 hL 054 Agora substituindo os valores Q 1200015263 2012800 054 Q 00096 m³s Portanto a vazão da adutora seria aproximadamente 00096 m²s QUAL O DIÂMETRO ECONÔMICO DA TUBULAÇÃO Se a vazão Q da adutora é aproximadamente 00096m³s podemos usar a fórmula do diâmetro econômico D de uma tubulação Substituindo os valores fornecidos D 000961202012800054 D0025metros Portanto o diâmetro econômico da tubulação seria aproximadamente 0025 metros ou 25 milímetros porém é necessário o uso de um D50mm que é o mínimo utilizado VELOCIDADE MÉDIA A velocidade média V em uma tubulação pode ser calculada usando a fórmula V QA Onde V é a velocidade média Q é a vazão A é a área da seção transversal da tubulação A área A da seção transversal da tubulação pode ser calculada usando a fórmula para a área de um círculo considerando que a tubulação é circular A πD²4 Substituindo os valores A π0025²4 A000049m² Agora podemos calcular a velocidade média V 00096000049 V195ms Portanto a velocidade média na tubulação seria aproximadamente 19ms PLANTA DA ADUTORA Os tubos são vendidos em seções de 6 metros então você precisaria dividir a extensão total pelo comprimento de cada tubo Número de tubos extensão totalcomprimento do tubo Número de tubos 12800m6m 2134 tubos A classe de pressão do tubo como K7 e K9 geralmente se refere à resistência à pressão desses tubos Esta categorização é frequentemente usada para tubos de ferro dúctil em sistemas de abastecimento de água Nível de pressão K7 Este nível de pressão indica que o duto tem uma resistência à pressão de 700 kPa quilopascais ou 7 bar bar utilizado em situações onde a pressão da água no sistema não ultrapassa 700 kPa Nível de pressão K9 Este nível de pressão indica uma resistência à pressão de 900 kPa ou 9 bar Utilizado em situações onde a pressão da água no sistema chega a 900 kPa Desta forma recomendamos a adoção da classe de pressão K9 devido à expansão significativa necessária A escolha do K9 se justifica pela sua capacidade de suportar pressões mais elevadas no sistema a classe K9 é amplamente reconhecida e utilizada conferindo confiabilidade e desempenho ao sistema Além disso diversas normas destacam a importância da segurança e do desempenho eficaz do sistema e a classe K9 atende a esses critérios Sua durabilidade superior é um fator crucial especialmente quando almejamos mais 30 anos de operação Desnível geográfico ΔH Sabendo que a cota ETA 20m e a cota captação é 200m ΔHCota da ETACota da Captação Então ΔH20m200m ΔH180m O resultado é um desnível geométrico de 180 metros indicando que a captação está a uma altitude mais baixa do que a ETA O sinal negativo indica que a água flui downhill da ETA para a captação PERDA DE CARGA INFORMAR Coeficiente de hazenWilliams recomendado pela Dipra Perda de carga distribuída desprezar a localizada Perda de carga total Altura manométrica Coeficiente C 140 Perda de Carga Distribuída hf 1067 12800 00096185 140185 0025487 Calculando isso obtemos hf1715m Perda de Carga Total Desprezando a localizada Estamos desprezando a perda de carga localizada a perda de carga total seria igual à perda de carga distribuída ht hf1715metros Altura manométrica Hm A fórmula correta para a altura manométrica é Hm hf ΔH Onde hf é a perda de carga total desprezando a localizada e ΔH é o desnível geométrico Usando os valores hf 1715metros calculado anteriormente e ΔH180metros o desnível geométrico calculado anteriormente podemos calcular a altura manométrica correta Hm1715 180 85m A altura manométrica correta considerando o desnível geométrico é de aproximadamente 85m O sinal negativo indica que a captação está a uma altitude mais baixa do que a ETA e a água flui downhill APRESENTAR ESQUEMÁTICO DA ADUTORA DE RECALQUE SIMPLES COM Linha Piezométrica Previsão de ventosa e descarga informar quantidade e necessidade VENTOSA E DESCARGA Instalase uma ventosa a cada ponto alto significativo Em 4 momentos necessários de ventosa no trajeto Instalase uma ventosa a cada ponto baixo significativo 3 momentos necessários de descarga BOMBEAMENTO INFORMAR Potência da bomba Consumo anual de energia elétrica Custo anual de energia elétrica Potência da Bomba P P QΔH η Onde Q é a vazão ΔH é a altura manométrica η é o rendimento da bomba P 0009685 08 P 01W Consumo Anual de Energia Elétrica E EPt Onde P Potencia da bomba t 8760h Desta forma E01W8760h E 89352Wh Custo Anual de Energia Elétrica C C E Custo por kWh O custo por kWh R 098 C89352 x 098 C R 87564 A ADUTORA ESTARÁ MARGEANDO A RODOVIA JOÃO MELLÃO ANTES DA ENTRADA PARA A ETA EXISTE UMA CURVA E NELA NECESSITAMOS TRAVAR COM JUNTAS TRAVADAS INFORMAR Dados Pressão Pressão de serviço Ângulo de atrito do solo 25 Massa Especifica do solo 1900 Kgm3 Revestimento standard Altura de recobrimento 1m CS12 Juntas cobertas Sem presença de lençol freático Assim Hm12238m altura manométrica L25700m comprimento total da adutora H1m altura de recobrimento CS12 coeficiente de segurança Juntas cobertas assumindo que as juntas são cobertas pelo revestimento RevestimentoFerro Fundido Ductil ϕ25ângulo de atrito do solo EMPUXO F F KaHmL 2 Onde Ka tan² tan²25 ϕ Ka022 F 01185m12800m 2 F 5984m TIPO DE JUNTA UTILIZADA JTI OU JTE E PORQUE UTILIZOU A Junta Interna Bloqueada JTI é uma junta flexível e travada projetada para a instalação de tubos auto ancorados Seu mecanismo de travamento sequencial transfere as forças axiais para o solo possibilitando a remoção dos blocos de ancoragem Essa junta é compatível com todas as bolsas do modelo JGS de tubos e conexões O anel de borracha JTI proporciona o travamento eficiente das bolsas na extremidade lisa dos tubos graças aos fechos metálicos eliminando assim a necessidade de criar blocos de ancoragem Esse método de travamento dispensa o uso de tocha de soldagem na extremidade do tubo uma exigência presente nas juntas travadas do tipo JTE A junta JTI pode ser instalada em qualquer extremidade lisa de tubos e conexões ensacadas do modelo JGS CALCULAR O COMPRIMENTO A TRAVAR JUSANTE E MONTANTE DA CONEXÃO A força de atrito Fa pode ser expressa como Fa μN onde μ é o coeficiente de atrito entre o solo e o revestimento N é a força normal que é aproximadamente igual a γHL onde γ é a massa específica do solo e H é a altura de recobrimento Sabendo que μ07 A equação de equilíbrio horizontal é dada por FaF μγHL KaHmL 2 Podemos rearranjar a equação para encontrar o comprimento a travar Lt Lt KaHm 2μγ Lt 02285m 2071900kgm³ Lt 00006m 06mm O comprimento a travar Lt é aproximadamente 00006m 06mm